地球的質量為5.976×l0^27克，這是根據萬有引力定律測定的。地球質量的確定提供了測定其他天體質量的依據。從地球的質量可得出地球的平均密度為5．52克/釐米3。地球上任何質點都受到地球引力和慣性離心力的作用，二者的合力就是重力。重力隨高度遞增而減小，也隨緯度而變化。赤道上的重力加速度為978.伽（釐米/秒2），兩極處為983.2伽。有些地方還會出現重力異常現象，這反映出地球內部物質分佈的不均勻性。重力異常同地質構造和礦床有關。地球因受到日、月引潮力的作用，它的重力加速度也有微小的週期變化，最大的可達十分之幾毫伽。地球的重力常數為9.8N/kg，為月球的6倍。

地球質量為M=5.8×10^25kg，地球半徑為R=6.4×103km. 從牛頓第二定律F=mg和引力定律G=fM/r2,可以得到地球質量應該是M=mgr2/f。

式中m是地表上一個受地心引力作用的物體的質量，g是重力加速度。故計算地球的質量只需要知道地球的半徑r和引力常數f。前者要用到一個簡單的幾何原理，後者則需透過一個精心設計的實驗測算出來。假定地球是一個圓球體，則測算地球半徑的幾何學原理是：一段圓弧的長度與其對應的圓心角成比例。當圓心角以弧度為單位時，這一比例的常數就等於圓的半徑。如圖3—1所示，在同一地理子午線上，取不同的兩點A和B。A、B的距離即地表圓弧的長度。分別在兩地同時觀測同一顆恆星並求出各點與天頂的角距離，其差就是圓弧的中心角θ。公元前兩世紀，希臘的伊拉託斯森尼斯就是用這一方法計算了地球的大小，其誤差和今天的衛星測量結果相比只有約15%。最早試圖計算地球質量的是蘇格蘭的郝屯（J.Hutton）。他在山坡上測量懸垂的小物體偏離垂線的角度，先求出山體對物體的附加引力，再進而求解地球的引力。1798年，英國的卡文迪什用更為精確的扭稱法，求出地球的引力常數為6.67×10-8cm3/gs2。這樣就可以依據牛頓定律求出地球的質量了。現代計算地球質量時，則以旋轉橢球作為地球模型，並進一步考慮了地球內部溫度、壓力的變化和物質分佈不均等因素，結合動力學分析，得到地球的質量為5.9472×1024噸。以計算得到的地球質量除以地球體積，算得地球的平均密度為5.516g/cm3。實際測量卻表明，在地表出露的岩石中，砂岩﹑頁岩和石灰岩等沉積岩的平均密度為2.6g/cm3，花崗岩的密度為2.85g/cm3,都遠小於地球的平均密度。因此推斷地球內部大部分物質的密度，都必須大於地球的平均密度。但它們具體又是怎樣分佈的呢？ 目前世界上最深的鑽孔僅達到約12km深度，只有地球平均半徑6371km的約1/530。因此，對地球內部物質的研究主要依靠各種間接的手段和依據。如透過對大量隕石的成分和結構的鑑定和對比，透過對重力、地磁、地電、地熱及地震波的研究所得到的資訊進行分析等。其中由地震波提供的資訊最為重要。